繪制世界上第一張大豆圖形結構泛基因組,發現并克隆小麥抗赤霉病關鍵基因,解析昆蟲激素介導小菜蛾Bt抗性機制,總結中國和歐洲兩種農作物間套作增產模式……11月19日,2021中國農業農村科技發展高峰論壇暨中國現代農業發展論壇發布會在北京舉行。會上中國工程院院士、中國農業科學院院長吳孔明發布了2021中國農業科學重大進展報告。

        

據吳孔明院士介紹,10項重大進展主要涵蓋了包括基因組學、重要功能基因解析、重大病蟲害災變機制、動物胚胎發育、動物新冠病毒感染和傳播、作物栽培耕作等研究領域。這些研究為主要農作物的分子設計育種和綠色高效品種選育、生豬育種、培育新型廣譜抗病毒作物、研發新冠肺炎疫苗、研制Bt生物技術產品提供了理論基礎和技術支撐,推動我國農業科技由局部創新向“自主基因、自主技術、自主品種、自主產品”的整體性跨越。體現了我國在作物、園藝、獸醫等學科領域的領跑地位。

 

十大進展包括:

 

發現水稻產量和氮肥利用協同調控新機制

 

發現水稻產量和氮肥利用協同調控新機制。中國農科院供圖


該研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東研究團隊主導,發現了氮高效利用關鍵基因NGR5。NGR5是赤霉素信號途徑的新組分,可以整合赤霉素信號與氮信號提高水稻產量和氮肥利用效率,為高產和氮高效作物分子設計育種提供了理論和技術支撐。

 

2 找到小麥抗赤霉病主效新基因

      

該研究由山東農業大學孔令讓團隊主導,首次從長穗偃麥草克隆了由真菌水平轉移的主效抗小麥赤霉病基因Fhb7,揭示了其抗病分子機理和遺傳機理,為解決日益嚴重的小麥抗赤霉難題提供了寶貴的種質資源。

 

3 揭示豆科植物根瘤發生的分子調控機理

 

該研究由中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤團隊主導,發現皮層細胞中SHR-SCR干細胞分子模塊是豆科植物形成根瘤的關鍵。該研究回答了“為什么豆科植物能與根瘤菌共生固氮”這一科學問題,為提高豆科植物固氮效率和非豆科植物共生固氮奠定了理論基礎。

 

4 首次繪制大豆圖形結構泛基因組

 

首次繪制大豆圖形結構泛基因組。中國農科院供圖


該研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所田志喜研究團隊主導,首次構建了植物圖形結構泛基因組,挖掘到大量利用傳統基因組不能鑒定到的大片段結構變異,為海量重測序數據提供了一個全新的分析平臺,該項工作被專家稱為“基因組學的里程碑工作”。

 

5 構建高雜合二倍體馬鈴薯基因組圖譜

 

該研究由中國農業科學院深圳農業基因研究所黃三文研究團隊主導,首次組裝了雜合二倍體馬鈴薯基因組,揭示了雜合基因組內豐富的遺傳變異以及有害突變的分布模式,為二倍體馬鈴薯自交衰退等生物學研究和分子設計育種提供了基因組學基礎。

 

6 揭示植物莖尖廣譜抗病毒免疫機制

 

該研究由中國科學技術大學趙忠教授團隊主導,首次發現植物干細胞中存在一個廣譜抗病毒免疫的關鍵蛋白—WUSCHEL,能夠響應病毒入侵,有效阻斷病毒復制和侵染。該研究回答了為什么大部分病毒不能侵染植物莖尖組織的機制,對于培育新型廣譜抗病毒作物提供了新的技術策略。

 

7 首次解析豬早期胚胎的染色質三維構象

       

該研究由中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所王彥芳團隊聯合中國科學院北京基因組研究所(國家生物信息中心)張治華團隊,首次揭示了豬不同來源的胚胎在早期發育過程中染色質三維構象的動態變化規律,闡明了染色質三維構象在豬早期胚胎發育中的關鍵作用。該研究不僅加深了對豬早期胚胎發育的認知,也為提高豬的胚胎工程效率奠定了理論基礎。

 

8 揭示不同動物對新冠病毒易感性差異

       

該研究由中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所步志高研究員團隊、陳化蘭院士團隊和中國CDC病毒病預防控制所合作,發現SARS-CoV-2在豬、雞和鴨中不能復制,在犬中復制能力較弱,但在雪貂和貓等呼吸道高效復制。該研究為新冠聯防聯控及宿主溯源提供了重要科學依據,為新冠肺炎疫苗、抗體和抗病毒藥物的研發評價,新冠病毒感染、傳播、致病與免疫機制的基礎研究提供重要手段。

 

9 解析昆蟲激素介導小菜蛾Bt抗性機制

        

解析昆蟲激素介導小菜蛾Bt抗性機制。受訪者供圖


該研究由中國農業科學院蔬菜花卉研究所張友軍研究團隊主導,首次發現昆蟲激素含量升高導致小菜蛾對Bt殺蟲蛋白產生高抗性,揭示了經典的昆蟲激素可以參與昆蟲Bt抗性的新功能及其分子調控網絡。該研究對重大農業害蟲Bt抗性進化的監測預警和綜合治理,以及Bt生物技術產品的研發具有重要的理論和實踐意義。

 

10 全球農作物間套作種植模式的增產效應

        

該研究由中國農業大學國家農業綠色發展研究院張福鎖院士團隊與荷蘭瓦赫寧根大學合作,系統研究了全球農作物間套作的作物搭配、時空配置及養分投入等管理措施對增產效應的貢獻,總結出分別適合在中國(高產玉米與其他作物糧食作物與玉米間作)和歐洲(矮谷物與豆科混作)廣泛應用的兩種不同增產模式。兩種間套作模式不僅能滿足低投入農業的生態目標,也是高投入農業中保障糧食安全的有效途徑。

 

新京報記者 周懷宗

編輯 張樹婧 校對 王心